GPRS信令流程

GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BTSSGSNGGSNBSCMSC/VLRGiGnGrGsGbGnAHLRIPNetworkGPRSBackbone

BGOtherPLMNGpPCUSGSNGGSNGnGnBGSS7UmAbisUm接口

MS完成與GPRS網(wǎng)絡(luò)的通信，完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、無(wú)線資源管理等多方面的功能。Gb接口通過該接口SGSN完成同BSS系統(tǒng)、MS之間的通信，以完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理方面的功能。該接口是GPRS組網(wǎng)的必選接口。Gi接口

Gi接口是GPRS與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的接口。GPRS通過Gi接口和各種公眾分組網(wǎng)如Internet或ISDN網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，在Gi接口上需要進(jìn)行協(xié)議的封裝/解封裝、地址轉(zhuǎn)換、用戶接入時(shí)的鑒權(quán)和認(rèn)證等操作。Gn接口

Gn接口是GRPS支持節(jié)點(diǎn)間接口，即同一個(gè)PLMN內(nèi)部SGSN間、SGSN和GGSN間接口，該接口采用在TCP/UDP協(xié)議之上承載GTP的方式進(jìn)行通信。Gs接口

SGSN通過Gs接口和MSC配合完成對(duì)MS的移動(dòng)性管理功能，包括聯(lián)合的Attach/Detach、聯(lián)合的路由區(qū)/位置區(qū)更新等操作。SGSN還將接收從MSC來的電路型尋呼信息，并通過PCU下發(fā)到MS。其他接口

Gr、Gd、GP、Gc、Gf。主要接口功能傳輸平面物理層分為無(wú)線射頻層和物理鏈路層L1bis、L1、L2協(xié)議在GPRS規(guī)范中沒有規(guī)定，各廠商的解決辦法可能不同。RLC/MACRLC為上層業(yè)務(wù)提供可靠的無(wú)線鏈路，MAC層負(fù)責(zé)處理信道定位和復(fù)用，RLC/MAC層共同形成了具有Um接口的OSI第二層協(xié)議，使用物理鏈路層提供的業(yè)務(wù)。NSNS屬于傳輸BSSGP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。它建立在BSS和SGSN之間幀中繼連接的基礎(chǔ)之上，并且可以穿越幀中繼交換節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)BSSGP

在下行鏈路中，由SGSN向BSS提供實(shí)現(xiàn)RLC/MAC功能所需的無(wú)線信息；在上行鏈路中，由BSS向SGSN提供從RLC/MAC得到的無(wú)線信息，并使兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)（BSS和SGSN）實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)管理功能。該層傳送BSS和SGSN之間的路由相關(guān)和Qos相關(guān)信息，不執(zhí)行糾錯(cuò)。RelayBSS里的Relay的功能是中繼Um和Gb接口之間的LLCPDU。SGSN里的Relay的功能是中繼Gb和Gn接口之間的PDPPDU。LLC

提供移動(dòng)臺(tái)和SGSN之間可靠保密的邏輯鏈路，該層獨(dú)立于下層無(wú)線接口協(xié)議，LLC層有確認(rèn)模式和非確認(rèn)模式兩種轉(zhuǎn)發(fā)模式。SNDCP

承擔(dān)了在網(wǎng)絡(luò)層和底層之間映射和壓縮以及分段，排序和復(fù)用，屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。主要功能有：復(fù)用多個(gè)PDP；壓縮/解壓縮用戶數(shù)據(jù)和協(xié)議控制信息；將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元（N-PDU）分割成邏輯鏈路控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元（LL-PDU），或是反向重裝。GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)GTP

該協(xié)議支持GPRS骨干網(wǎng)各支持節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)和信令傳輸，所有的PTPPDUPD都要用GTP封裝。UDP/TCP

傳輸層協(xié)議，建立端到端連接的可靠鏈路，TCP具有保護(hù)和流量控制功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確，TCP是面向連接的協(xié)議。UDP則是面向非連接的協(xié)議，UDP不提供錯(cuò)誤恢復(fù)能力，也不關(guān)心是否已正確接收了報(bào)文，只充當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送者和接收者。IP

用于路由用戶數(shù)據(jù)和控制信令的GPRS骨干網(wǎng)協(xié)議。GPRS骨干網(wǎng)最初會(huì)基于IP版本4協(xié)議，最終會(huì)用版本6。GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)GPRS信令平面MS-SGSNSGSN-HLR/EIR/SMSSGSN-MSC/VLRGSN-GSNGGSN-HLRT=PTCCH,I=IdleframeB0-B11=RadioblocksGPRS信道52復(fù)幀結(jié)構(gòu)52TDMAFramesB0B1B2TB3B4B5IB6B7B8TB9B10B11ITDMAframeRLCBlock

除了分組隨機(jī)接入信道和PTCCH/U外，其他分組邏輯信道的基本組成單位都是BLOCK，BLOCK的占用次序是這樣規(guī)定的：(B0,B6,B3,B9,B1,B7,B4,B10,B2,B8,B5,B11)。PDCH幀結(jié)構(gòu)一個(gè)52復(fù)幀包括12個(gè)無(wú)線塊電路域中一個(gè)TDMA幀分為8個(gè)時(shí)隙分配給GPRS的時(shí)隙稱為PDCH多個(gè)時(shí)隙可組合為一個(gè)PDCH組，每PDCH組最多可包含8個(gè)時(shí)隙無(wú)線資源分配和無(wú)線傳輸以無(wú)線塊（BLOCK）為基本單位一個(gè)無(wú)線塊時(shí)長(zhǎng)包括4個(gè)TDMA幀，為用戶占用的最小單位剩下4個(gè)burst用于測(cè)量、上報(bào)TA若干用戶爭(zhēng)搶這些數(shù)據(jù)塊，從宏觀上實(shí)現(xiàn)分組共享目的UM接口幀結(jié)構(gòu)52復(fù)幀描述分組邏輯信道道GPRS邏輯信道類型型分組數(shù)據(jù)信道道（PDCH）分為分組業(yè)務(wù)務(wù)信道和分組組控制信道分組業(yè)務(wù)信道道(PDTCH)單向業(yè)務(wù)信道道：PDTCH/U，PDTCH/D分組控制信道道廣播控制信道道：PBCCH公共控制信道道：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH（發(fā)送通知信信息）專用控制信道道：PACCH，PTCCH/U（用來估計(jì)TA），PTCCH/D（發(fā)送TA更新信息）分組邏輯信道道（PDCH）組合方式1：PBCCH＋PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式2：PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式3：PDTCH＋PACCH＋PTCCH。其中PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH。小業(yè)務(wù)量在GPRS業(yè)務(wù)量不大的的情況下，一一般小區(qū)內(nèi)GPRS與電路業(yè)務(wù)共共用BCCH和CCCH，此時(shí)小區(qū)內(nèi)內(nèi)僅需要信道道組合方式3。隨著業(yè)務(wù)量的的增大小區(qū)內(nèi)需要配配置分組公共共信道，需要要增加信道組組合方式1和和2。GPRS邏輯信道類類型MS多時(shí)隙能力力的概念定義要素：：最大接收收時(shí)隙數(shù)（（下行時(shí)隙隙）、最大大發(fā)射時(shí)隙隙數(shù)（上行行時(shí)隙）、、最大總時(shí)時(shí)隙數(shù)定義：多時(shí)時(shí)隙能力等等級(jí)1－29；等級(jí)數(shù)越越大，多時(shí)時(shí)隙能力越越強(qiáng)影響MS多時(shí)隙能力力的因素是否能同時(shí)時(shí)發(fā)送和接接收考慮MS做鄰近小區(qū)區(qū)測(cè)量、收收發(fā)信機(jī)發(fā)發(fā)射和接收收準(zhǔn)備等時(shí)時(shí)間要求跳頻對(duì)時(shí)間間要求影響響的考慮實(shí)現(xiàn)時(shí)的目目標(biāo)市場(chǎng)細(xì)細(xì)化的考慮慮BSS應(yīng)根據(jù)MS的多時(shí)隙能能力、請(qǐng)求求的QoS以及當(dāng)前資資源配置情情況進(jìn)行最最優(yōu)資源分分配。MS的多時(shí)隙能能力CSPSPSPSCSCSPSCSSpeechcall1Speechcall2Speechcall3GPRSuser1GPRSuser2GPRSuser3GPRSuser4TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7GPRSuser5GPRSuser6IdlePDTCH信道分配采用靜態(tài)PDCH的原因保證小區(qū)中中的GPRSMS時(shí)常在線保證GPRS業(yè)務(wù)一定的的QoS采用動(dòng)態(tài)PDCH的原因GPRS與GSM共享無(wú)線資資源優(yōu)先保證話話音業(yè)務(wù)的的QoS的情況下考考慮無(wú)線資資源的最優(yōu)優(yōu)利用一個(gè)小區(qū)中中的分組交交換業(yè)務(wù)與與電路交換換業(yè)務(wù)的比比例時(shí)常在在變化動(dòng)態(tài)PDCH對(duì)話音業(yè)務(wù)務(wù)不可見PDTCH信道分配C/I載干比(dB)051015202504812162024CS1CS2CS3CS4典型城區(qū),移動(dòng)速度度每小時(shí)3公里分組數(shù)據(jù)傳傳輸一個(gè)PDCH可以為多個(gè)個(gè)MS使用；一個(gè)個(gè)MS可以同時(shí)使使用多個(gè)PDCHB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0MS1MS3MS2GPRS無(wú)線接口原原理分組數(shù)據(jù)傳傳輸GPRS移動(dòng)性管理理（GMM）移動(dòng)性管理理專用流程程附著/分離周期性位置置/路由區(qū)更新新正常的位置置區(qū)/路由區(qū)更新新移動(dòng)性管理理通用流程程鑒權(quán)P-TMSI重分配身份識(shí)別移動(dòng)性管理理連接管理理流程連接的建立立和釋放移動(dòng)性管理理概念和流流程一般功能GPRS附著：建立起MM上下文，MM狀態(tài)轉(zhuǎn)為就就緒GPRS分離：刪除除MM上下文，MM狀態(tài)轉(zhuǎn)為空空閑（MS發(fā)起或網(wǎng)絡(luò)發(fā)起））安全功能：：鑒權(quán)、加密密、標(biāo)識(shí)校校驗(yàn)等位置管理：正常/周期性路由區(qū)更新新、小區(qū)更更新網(wǎng)絡(luò)特定功功能與HLR配合進(jìn)行GMM上下文清除除用戶數(shù)據(jù)管管理MS類標(biāo)處理與MSC/VLR配合進(jìn)行聯(lián)合位位置更新、、聯(lián)合尋呼呼等移動(dòng)性管理理的主要功功能GMM狀態(tài)空閑：GMM上下文未建建立，MS不可及待命：GMM上下文已建建立，MS可接收尋呼呼，但不能能進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)傳送；知知道手機(jī)所所在路由區(qū)區(qū)就緒：MS可以進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)傳送；；知道手機(jī)機(jī)所在小區(qū)區(qū)GMM上下文MS相關(guān)標(biāo)識(shí)GMM狀態(tài)MS的位置信息息（路由區(qū)區(qū)標(biāo)識(shí)、小小區(qū)標(biāo)識(shí)））當(dāng)前服務(wù)SGSN的地址、VLR編號(hào)(MSonly)加密算法、、鑒權(quán)參數(shù)數(shù)GMM中MS的狀態(tài)空閑狀態(tài)（（Idle）在GPRS空閑狀態(tài)中中，用戶沒沒有激活GPRS移動(dòng)性管理理。MS和SGSN環(huán)境中沒有有存儲(chǔ)與這這個(gè)用戶相相關(guān)的有效效的位置信信息或路由由信息。因因此在這個(gè)個(gè)狀態(tài)下不不能進(jìn)行與與用戶有關(guān)關(guān)的移動(dòng)性性管理過程程,MS無(wú)法進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)傳輸，，也不能接接收GPRS尋呼消息。。

在這這個(gè)狀態(tài)下下，MS完成PLMN選擇、GPRS選擇和重選選擇過程。。MS通過執(zhí)行GPRS激活過程在在MS和SGSN中建立MM環(huán)境。等待狀態(tài)（（standby）在等待狀態(tài)態(tài)下，在MS和SGSN中的MM環(huán)境已經(jīng)創(chuàng)創(chuàng)建了用戶戶的IMSI，此時(shí)可以以接收尋呼呼消息，不不能發(fā)送分分組數(shù)據(jù)。。在SGSN中，如果它它收到了MS對(duì)尋呼的回回應(yīng)信息，，其MM狀態(tài)也會(huì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變到就緒緒狀態(tài)。同同樣，當(dāng)數(shù)數(shù)據(jù)或信令令從MS處發(fā)送時(shí)，，MS的MM狀態(tài)會(huì)改變變到就緒狀狀態(tài)。相應(yīng)應(yīng)地，當(dāng)SGSN收到MS發(fā)來的數(shù)據(jù)據(jù)和信令時(shí)時(shí)，其MM狀態(tài)也會(huì)改改變到就緒緒狀態(tài)。MS可以運(yùn)行GPRS斷開(Detach)過程進(jìn)入空空閑狀態(tài)。。當(dāng)Readystatetimer超時(shí)；SGSN知道MS的路由信息息；MS可以接收尋尋呼消息；；MS可以進(jìn)行路路由更新GMM狀態(tài)就緒狀態(tài)（（Ready）在就緒狀態(tài)態(tài)下，SGSNMM環(huán)境會(huì)包含含MS所在的小區(qū)區(qū)信息。在在就緒狀態(tài)態(tài)下，MS可以收發(fā)PTPPDU。就緒狀態(tài)態(tài)由一個(gè)計(jì)計(jì)時(shí)器監(jiān)控控，當(dāng)就緒緒狀態(tài)計(jì)時(shí)時(shí)器超時(shí)時(shí)時(shí)，MM環(huán)境就會(huì)從從就緒狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移到等等待狀態(tài)。。MS可以啟動(dòng)一一個(gè)GPRS業(yè)務(wù)斷開過過程，來實(shí)實(shí)現(xiàn)從就緒緒狀態(tài)向空空閑狀態(tài)的的轉(zhuǎn)移。當(dāng)完成GPRS附著時(shí)；SGSN知道MS的CELLID；MS可以接收和和發(fā)送PTP數(shù)據(jù)；MS可以進(jìn)行小小區(qū)更新GMM狀態(tài)GPRS移動(dòng)性管理理Idle/Standby/Ready狀態(tài)轉(zhuǎn)換Attach信令流流程Detach信令流流程手機(jī)發(fā)起SGSN發(fā)起HLR發(fā)起位置管理小區(qū)更新：：小區(qū)標(biāo)識(shí)識(shí)改變而路路由區(qū)標(biāo)識(shí)識(shí)未改變路由區(qū)更新新：路由區(qū)區(qū)標(biāo)識(shí)改變變SGSN內(nèi)的路由區(qū)區(qū)更新跨SGSN的路由更新新聯(lián)合路由區(qū)區(qū)/位置區(qū)更新新SGSN內(nèi)的聯(lián)合RA/LA更新跨SGSN的RA/LA更新周期性位置置更新1.RoutingAreaUpdateRequest3.RoutingAreaUpdateAccept2.SecurityFunctionsMSBSSSGSN4.RoutingAreaUpdateComplete路由更新流流程（IntraSGSN）MSBSSnewSGSNHLRGGSNoldSGSNMSC/VLR2.SGSNContextResponse4.SecurityFunctions1.RoutingAreaUpdateRequest2.SGSNContextRequest5.UpdatePDPContextRequest5.UpdatePDPContextResponse6.UpdateLocation

9.UpdateLocationAck11.RoutingAreaUpdateAccept

10.LocationUpdatingRequest

10.LocationUpdatingAccept

7.CancelLocation7.CancelLocationAck

8.InsertSubscriberDataAck

8.InsertSubscriberData12.RoutingAreaUpdateComplete3.ForwardPackets路由更新流流程（InterSGSN）聯(lián)合位置更更新流程BSCSGSN1.1.RA11.發(fā)送LLCPDU在同一RAC中從一個(gè)小區(qū)到另外一個(gè)小區(qū)小區(qū)更新流流程GPRS移動(dòng)性管理理路由區(qū)更更新（RAU）LA≥RA≥CELLRAI=MCC+MNC+LAC+RACGPRS會(huì)話管理GPRS簽約數(shù)據(jù)中中可以包括括一個(gè)或多多個(gè)PDP地址，每個(gè)個(gè)PDP地址對(duì)應(yīng)有有一個(gè)PDP上下文SM管理實(shí)體：：SGSN、GGSN和MSPDP內(nèi)容：PDP類型、地址址(動(dòng)態(tài)/靜態(tài))、狀態(tài)APNNSAPI激活/未激活兩種種狀態(tài)PDP上下文與MM上下文的關(guān)關(guān)聯(lián)唯一性性PDP上下文狀態(tài)態(tài)遷移PDP上下文激活活：MS發(fā)起或網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)起，PDP上下文狀態(tài)態(tài)遷移為ACTIVE鑒權(quán)SGSN經(jīng)過APN分析推導(dǎo)出出GGSN地址QoS協(xié)商、地址址分配、啟啟動(dòng)計(jì)費(fèi)等等PDP上下文修改改PDP上下文中的的某些參數(shù)數(shù)（如服務(wù)務(wù)SGSN、QoS）需要改變時(shí)時(shí)執(zhí)行該規(guī)規(guī)程PDP上下文去激活活MS發(fā)起或網(wǎng)絡(luò)發(fā)發(fā)起，PDP上下文狀態(tài)遷遷移為INACTIVE刪除PDP上下文回收動(dòng)態(tài)PDP地址二次激活在一個(gè)PDP地址上可以有有多個(gè)通過而而起激活流程程產(chǎn)生的PDP上下文，這些些上下文用TFT進(jìn)行區(qū)分和標(biāo)標(biāo)識(shí)SM管理主要功能能PDP激活流程：MS發(fā)起MS發(fā)起網(wǎng)絡(luò)發(fā)起PDP上下文的去激激活手機(jī)上網(wǎng)流程程共分三個(gè)步步驟：附著PDP激活上網(wǎng)手機(jī)上網(wǎng)流程程Attach_request(IMSI)TripletrequestAuthenticationUpdate_locationSGSNHLRGPRS手機(jī)附著Insert_subscriber_dataUpdate_location_ackAttach_accept(TLLI)MS?TLLIActivate_PDP_context_req(NSAPI1,type[+@ofPDP],APN,QoS)DNS_query(APN)DNS_response(IPofGGSN)DNSSGSNPDP激活Create_PDP_contextresponse(IP)Activate_PDP_context_accept(IP)Create_PDP_context_req

(type,APN,QoS)TID1Create_PDP_txtGGSNIPGGSNSGSNPDP激活TLLI

?IMSI

NSAPI+IMSI?TIDNSAPI?TLLINSAPITLLIUserpacketUserpacketUserpacketTIDGGSNPDPnetwork(IP/X.25)InternetGGSNSGSNGPRS手機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送送GPRS的接入和數(shù)據(jù)據(jù)傳輸TemporaryBlockFlow數(shù)據(jù)傳輸在RLC層上是通過TBF來實(shí)現(xiàn)的，上上下行TBF是相互獨(dú)立的的，一個(gè)TBF可以包含很多多LLC幀TBF由TFI來標(biāo)識(shí)，TFI的長(zhǎng)度為7bits，它在RLC層數(shù)據(jù)傳輸中中相當(dāng)于MS的標(biāo)識(shí)，因此此在一個(gè)小區(qū)區(qū)中不可能有有兩個(gè)MS同時(shí)擁有相同同的上行或下下行TFI對(duì)于RLC層來說，GPRS的接入過程實(shí)實(shí)際就是申請(qǐng)請(qǐng)和分配TFI的過程，MS在得到TFI后，所有RLC數(shù)據(jù)塊的頭信信息里都包含含有該TFI的值，直到該該TBF的結(jié)束。GPRS上行接入OnephaseMS在信道請(qǐng)求中中會(huì)說明請(qǐng)求求1個(gè)或多個(gè)PDCH信道，系統(tǒng)根根據(jù)該信道請(qǐng)請(qǐng)求分配相應(yīng)應(yīng)數(shù)量的PDCH和上行TFITwophase系統(tǒng)根據(jù)信道道請(qǐng)求先分配配給MS保留的PDCH信道，MS用該P(yáng)DCH發(fā)送PacketResourceRequest消息，該消息息包含詳細(xì)的的資源請(qǐng)求信信息，系統(tǒng)再再根據(jù)這些信信息通過PacketUplinkAssignment給MS指配上行TFI和要求的PDCHonephase接入twophase接接入GPRS上行數(shù)據(jù)傳輸輸中的MACmodeGPRS是一種分組數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用用戶對(duì)信道的的占用是共享享式的，允許許多個(gè)用戶使使用一個(gè)PDCH信道來傳輸數(shù)數(shù)據(jù)，為了避避免在該P(yáng)DCH的上行數(shù)據(jù)傳傳輸中發(fā)生碰碰撞，MAC層必須合理的的進(jìn)行資源分分配，使不同同用戶在不同同的RLCBlock上傳輸數(shù)據(jù)，，這樣，從一一段時(shí)間來看看，這些用戶戶的數(shù)據(jù)傳輸輸是同時(shí)進(jìn)行行的。MAC層進(jìn)行資源分分配的方式有有兩種：fixed和dynamicFixed方式下的資源源分配在fixed方式下，ImmediateAssignment或PacketUplinkAssignment消息中會(huì)有一一個(gè)ALLOACTIONBITMAP，規(guī)定了MS在哪個(gè)時(shí)隙的的哪些Block中可以發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)。如果分分配的Block數(shù)目不夠，MS可以從這些已已分配的Block上發(fā)送請(qǐng)求以以申請(qǐng)更多的的資源Dynamic方式下的資源源分配系統(tǒng)在下行發(fā)發(fā)出USF(UplinkStateFlag)值，宣告哪哪一個(gè)移動(dòng)臺(tái)臺(tái)可以在下一一個(gè)時(shí)段傳輸輸數(shù)據(jù)塊。GPRS上行行數(shù)據(jù)傳輸GPRS尋呼GPRS下行數(shù)據(jù)傳輸輸GPRS數(shù)據(jù)據(jù)傳輸中TA的獲取初始TA值的估計(jì)系統(tǒng)發(fā)送PacketPollingMessage要求MS上發(fā)accessburst用于初始TA值的估算；在ImmediateAssignment中不發(fā)送初始始TA值，并指示MS在從連續(xù)的TA更新過程中獲獲得TA值